JPH01295137A - 屈折率測定センサ - Google Patents
屈折率測定センサInfo
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- JPH01295137A JPH01295137A JP63125416A JP12541688A JPH01295137A JP H01295137 A JPH01295137 A JP H01295137A JP 63125416 A JP63125416 A JP 63125416A JP 12541688 A JP12541688 A JP 12541688A JP H01295137 A JPH01295137 A JP H01295137A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/41—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length
- G01N21/43—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length by measuring critical angle
- G01N21/431—Dip refractometers, e.g. using optical fibres
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、液体など、物質の屈折率を簡便に測定するこ
とができる屈折率測定センサに関する。
とができる屈折率測定センサに関する。
［従来の技術］
従来より、屈折率を測定する装置には、主に、偏角法、
臨界角法、干渉法、反射率法、偏光解析法などによる測
定装置が知られている。
臨界角法、干渉法、反射率法、偏光解析法などによる測
定装置が知られている。
偏角法には、透明固体を対象としたインマージョン法、
透明固体と液体を対象とした、最小偏角法、偏角法、オ
ートコリメーション法、ダブルプリズム法がある。また
干渉法には、主に気体を対象とした二光線乗法、固体を
対象としたチャンネルスペクトル法が知られている。反
射率法には、主に固体を対象として、Ｆ ｒｅｓｎｅ１
反射法、Ｋ ｒａｍｅｒｓ −Ｋ ｒｏｎｉｇ法がある
。
透明固体と液体を対象とした、最小偏角法、偏角法、オ
ートコリメーション法、ダブルプリズム法がある。また
干渉法には、主に気体を対象とした二光線乗法、固体を
対象としたチャンネルスペクトル法が知られている。反
射率法には、主に固体を対象として、Ｆ ｒｅｓｎｅ１
反射法、Ｋ ｒａｍｅｒｓ −Ｋ ｒｏｎｉｇ法がある
。
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら、上記いずれの装置においても、精密な光
学系が要求され、複雑かつ、精密な測定系が必要である
。また、プリズム等を用いる装置が多く、プリズムの面
精度はオプティカルフラットを要求されるものであるた
め、複数の面をオプティカルフラットにしあげるのは容
易なことではなく、装置が高価になりがちであるという
欠点があった。
学系が要求され、複雑かつ、精密な測定系が必要である
。また、プリズム等を用いる装置が多く、プリズムの面
精度はオプティカルフラットを要求されるものであるた
め、複数の面をオプティカルフラットにしあげるのは容
易なことではなく、装置が高価になりがちであるという
欠点があった。
よって、本発明では、複雑、精密なレンズ系等を組む必
要もなく、比較的簡便に屈折率を測定することができる
屈折率測定センサを提供することを目的とする。
要もなく、比較的簡便に屈折率を測定することができる
屈折率測定センサを提供することを目的とする。
［課題を解決するための手段］
コア／クラッドの導波構造を持つ導波路の、りランドの
一部を残すかあるいは剥離して、その部分に被測定物質
を接触させ得るようにしたことをその解決手段とした。
一部を残すかあるいは剥離して、その部分に被測定物質
を接触させ得るようにしたことをその解決手段とした。
［作用 ］
コア／クラッドの導波構造を持つ導波路の、クラッドの
一部を残すかあるいは剥離して、その部分にある物質を
接触させた場合に導波光量に変化が生じる。その際、そ
の導波光量の変化と屈折率との間に相関関係があること
より、その導波光量の変化から屈折率が求められる。
一部を残すかあるいは剥離して、その部分にある物質を
接触させた場合に導波光量に変化が生じる。その際、そ
の導波光量の変化と屈折率との間に相関関係があること
より、その導波光量の変化から屈折率が求められる。
［実施例］
第１図は本発明の屈折率測定センサの第１の実施例を示
すものであり、図中符号１はガラス、セラミックスなど
からなる固定台である。この固定台１は直方体であり、
その長手方向に沿って光ファイバ２を埋設するための溝
部５か、中央で膨出するように円弧状に形成されている
。そして、第２図に示すように、この円弧状の溝部５に
沿って、光ファイバ２を接着剤などにより円弧状に湾曲
して固定し、その突出した凸部のクラッド４を研摩除去
してコア３を露出させて研摩面６を形成し、作成された
ものである。光ファイバ２には、コア／クラッドの導波
構造を持つものが用いられ、図中符号３．４はそれぞれ
コア、クラッドを示す。
すものであり、図中符号１はガラス、セラミックスなど
からなる固定台である。この固定台１は直方体であり、
その長手方向に沿って光ファイバ２を埋設するための溝
部５か、中央で膨出するように円弧状に形成されている
。そして、第２図に示すように、この円弧状の溝部５に
沿って、光ファイバ２を接着剤などにより円弧状に湾曲
して固定し、その突出した凸部のクラッド４を研摩除去
してコア３を露出させて研摩面６を形成し、作成された
ものである。光ファイバ２には、コア／クラッドの導波
構造を持つものが用いられ、図中符号３．４はそれぞれ
コア、クラッドを示す。
本実施例の屈折率測定センサにおける測定は、この研摩
面６に、被測定物を接触させることによりおこなわれる
。第３図に、本発明の屈折率測定センサを用いて構成し
た屈折率測定システムの一例の全体構成を示す。図中符
号７は光源であり、符号８は、光検出器およびこの光検
出器で検出された信号から屈折率を算出する演算装置と
からなる処理部を示す。光源７と処理部８は屈折率測定
センサ９の光ファイバ２に光ファイバｌ０１ＩＯを介し
て接続されている。実際の測定は、第３図に示すごとく
、光源７と処理部８を光ファイバ１０゜１０で接続し、
屈折率測定センサ９に測定光を導波させる。そして、既
知の屈折率をもつ液体をセンサ９の研摩面６に接触させ
て、屈折率の変化に対する導波光の変化量の相関関係を
処理部８に記憶させておく。ついで、屈折率が未知の被
測定物−３〜 を屈折率測定センサ９に接触させて、その導波光 ７の
変化量から処理部８により、被測定物の屈折率を算出す
る。
面６に、被測定物を接触させることによりおこなわれる
。第３図に、本発明の屈折率測定センサを用いて構成し
た屈折率測定システムの一例の全体構成を示す。図中符
号７は光源であり、符号８は、光検出器およびこの光検
出器で検出された信号から屈折率を算出する演算装置と
からなる処理部を示す。光源７と処理部８は屈折率測定
センサ９の光ファイバ２に光ファイバｌ０１ＩＯを介し
て接続されている。実際の測定は、第３図に示すごとく
、光源７と処理部８を光ファイバ１０゜１０で接続し、
屈折率測定センサ９に測定光を導波させる。そして、既
知の屈折率をもつ液体をセンサ９の研摩面６に接触させ
て、屈折率の変化に対する導波光の変化量の相関関係を
処理部８に記憶させておく。ついで、屈折率が未知の被
測定物−３〜 を屈折率測定センサ９に接触させて、その導波光 ７の
変化量から処理部８により、被測定物の屈折率を算出す
る。
次に、本発明の第２の実施例を第４図にしめず。
この例は第１の実施例と同じ光フアイバ型の例であり、
クラット４を４〜１０μｍ程度に残して研摩面６を形成
したこと以外は、第１の実施例と同様であり、同様に機
能する。
クラット４を４〜１０μｍ程度に残して研摩面６を形成
したこと以外は、第１の実施例と同様であり、同様に機
能する。
また、第５図は、本発明の第３の実施例を示すものであ
り、本例のように、クランド４の一部分をウエットエッ
ヂングやドライエツチング等により除去して、コア３を
部分的に全面露出させる構造も可能であり、このコア３
の露出に被測定物を接触させて使用される。
り、本例のように、クランド４の一部分をウエットエッ
ヂングやドライエツチング等により除去して、コア３を
部分的に全面露出させる構造も可能であり、このコア３
の露出に被測定物を接触させて使用される。
本発明の第４の実施例は、第６図に示すような基板型導
波路の例である。この例では、クラッドとなる、ノリコ
ンなどからなる基板ＩＩに、概略Ｕ字状の溝１２を形成
し、この溝１２にコアとなるＳ ｉＯ２などからなる導
波路１３を形成し、この導波路１３の一部を露出させて
、導波路１３の両端部に光ファイバ１４．１４を接続し
てなるものである。本例の場合も基板型導波路であるこ
と以外は、第１の実施例と同様に、光源７および処理部
８に接続され、機能する。
波路の例である。この例では、クラッドとなる、ノリコ
ンなどからなる基板ＩＩに、概略Ｕ字状の溝１２を形成
し、この溝１２にコアとなるＳ ｉＯ２などからなる導
波路１３を形成し、この導波路１３の一部を露出させて
、導波路１３の両端部に光ファイバ１４．１４を接続し
てなるものである。本例の場合も基板型導波路であるこ
と以外は、第１の実施例と同様に、光源７および処理部
８に接続され、機能する。
上記いずれの例においても、測定部である研摩面６での
面精度には十分な精度が要求されるが、従来行なわれて
きたように複雑精密なレンズ系等を組む必要もなく、簡
便に屈折率を測定することができる。また、任意の波長
の光を選ぶことにより、任意な波長の光での屈折率を測
定することができる。
面精度には十分な精度が要求されるが、従来行なわれて
きたように複雑精密なレンズ系等を組む必要もなく、簡
便に屈折率を測定することができる。また、任意の波長
の光を選ぶことにより、任意な波長の光での屈折率を測
定することができる。
［実験例］
第１図および第３図に示した、コア３の一部を露出させ
た研摩面６を持つ屈折率測定センサ９を用いて屈折率測
定システムを構成した。光ファイバ１０には、コア径８
０μｍ１ ファイバ径１’２５μｍのＳＩ現型石英光フ
ァイバ（コア３には純粋石英（ｎ＝ １’、 ４５８）
、クラッド４にはフッ素トープ石英（ｎ＝１．４４１）
）を使用し、固定台ｌには石英の固定台を用いた。固定
台１に曲率半径が１００ｍｍになるように光ファイバ２
を接着した後、光ファイバ２の円弧状画部分のクラッド
４からコア３にかけて、２５μｍを研磨し、削りとった
面を十分な精度の平面として、第１図に示すような研摩
面６を形成した。この研摩面６を測定部に持つ屈折率測
定センサ９と、光源７および処理部８を上記光ファイバ
ｌＯで接続し、第３図に示すような本発明の屈折率測定
ノステムを完成した。
た研摩面６を持つ屈折率測定センサ９を用いて屈折率測
定システムを構成した。光ファイバ１０には、コア径８
０μｍ１ ファイバ径１’２５μｍのＳＩ現型石英光フ
ァイバ（コア３には純粋石英（ｎ＝ １’、 ４５８）
、クラッド４にはフッ素トープ石英（ｎ＝１．４４１）
）を使用し、固定台ｌには石英の固定台を用いた。固定
台１に曲率半径が１００ｍｍになるように光ファイバ２
を接着した後、光ファイバ２の円弧状画部分のクラッド
４からコア３にかけて、２５μｍを研磨し、削りとった
面を十分な精度の平面として、第１図に示すような研摩
面６を形成した。この研摩面６を測定部に持つ屈折率測
定センサ９と、光源７および処理部８を上記光ファイバ
ｌＯで接続し、第３図に示すような本発明の屈折率測定
ノステムを完成した。
上記光フアイバ１０中に、光源７から６３３ ｎｍの光
を導波させ、表１に示す種々の既知屈折率を有する液体
を順次接触させて導波損失変化量を測定したところ、屈
折率と導波損失変化量との間に第７図にしめずような相
関関係を得ることができた。
を導波させ、表１に示す種々の既知屈折率を有する液体
を順次接触させて導波損失変化量を測定したところ、屈
折率と導波損失変化量との間に第７図にしめずような相
関関係を得ることができた。
この相関関係を処理部８に記憶させ、実際に、エチレン
グリコール、ベンゼンの屈折率を測定したところ、それ
ぞれの損失変化量は０．４．８ｄＢ。
グリコール、ベンゼンの屈折率を測定したところ、それ
ぞれの損失変化量は０．４．８ｄＢ。
３．２７ｄＢを示し、これより、屈折率はそれぞれ、１
．４３＋、１４９８であった。尚、文献値（化学大事典
）では、エチレングリコールの屈折表１ 率は１．４３１７８（２０°Ｃ）、ベンゼンの屈折率は
１．４９７９（２５６Ｃ）であり、良い一致を示した。
．４３＋、１４９８であった。尚、文献値（化学大事典
）では、エチレングリコールの屈折表１ 率は１．４３１７８（２０°Ｃ）、ベンゼンの屈折率は
１．４９７９（２５６Ｃ）であり、良い一致を示した。
［発明の効果］
この発明は、コア／クラッドの導波構造を持つ導波路の
、クラッドの一部を残すかあるいは剥離して、その部分
に被測定物質を接触させ得るようにしたことを特徴とし
たものであるので、複雑精密なレンズ系等を組む必要も
なく、簡便に屈折率を測定することができる。
、クラッドの一部を残すかあるいは剥離して、その部分
に被測定物質を接触させ得るようにしたことを特徴とし
たものであるので、複雑精密なレンズ系等を組む必要も
なく、簡便に屈折率を測定することができる。
また、任意の波長の光を選ぶことにより、任意な波長の
光での屈折率を測定することができる。
光での屈折率を測定することができる。
第１図は本発明の屈折率測定センサの第１の実施例を示
す断面図であり、第２図は光ファイバを溝付き固定台に
接着した状態を示す斜視図であり、第３図は本発明の屈
折率測定センサを用いて構成した屈折率測定システムの
一例の全体構成を示すものである。第４図は本発明の屈
折率測定センサの第２の実施例を示す断面図、第５図は
本発明の屈折率測定センサの第３の実施例を示す断面図
、第６図は本発明の屈折率測定センサの第４の実施例を
示す断面図である。第７図は実験例より得られた屈折率
と導波損失変化量との間における相関関係を示すグラフ
である。 ３ ・コア、４・・・・・・クラッド、９ ・・屈折率
測定センサ
す断面図であり、第２図は光ファイバを溝付き固定台に
接着した状態を示す斜視図であり、第３図は本発明の屈
折率測定センサを用いて構成した屈折率測定システムの
一例の全体構成を示すものである。第４図は本発明の屈
折率測定センサの第２の実施例を示す断面図、第５図は
本発明の屈折率測定センサの第３の実施例を示す断面図
、第６図は本発明の屈折率測定センサの第４の実施例を
示す断面図である。第７図は実験例より得られた屈折率
と導波損失変化量との間における相関関係を示すグラフ
である。 ３ ・コア、４・・・・・・クラッド、９ ・・屈折率
測定センサ
Claims (1)
- コア／クラッドの導波構造を持つ導波路の、クラッドの
一部を残すかあるいは剥離して、その部分に被測定物質
を接触させ得るようにしたことを特徴とした屈折率測定
センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63125416A JPH01295137A (ja) | 1988-05-23 | 1988-05-23 | 屈折率測定センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63125416A JPH01295137A (ja) | 1988-05-23 | 1988-05-23 | 屈折率測定センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01295137A true JPH01295137A (ja) | 1989-11-28 |
Family
ID=14909563
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63125416A Pending JPH01295137A (ja) | 1988-05-23 | 1988-05-23 | 屈折率測定センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01295137A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008241593A (ja) * | 2007-03-28 | 2008-10-09 | Kao Corp | 全反射吸収スペクトル測定用プローブ |
| CN100451618C (zh) * | 2005-11-28 | 2009-01-14 | 重庆大学 | 基于超长周期光纤光栅的温度自补偿折射率测量方法及器件 |
| CN105651731A (zh) * | 2016-03-21 | 2016-06-08 | 湖南师范大学 | 一种基于光纤结构的液体折射率传感器 |
-
1988
- 1988-05-23 JP JP63125416A patent/JPH01295137A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100451618C (zh) * | 2005-11-28 | 2009-01-14 | 重庆大学 | 基于超长周期光纤光栅的温度自补偿折射率测量方法及器件 |
| JP2008241593A (ja) * | 2007-03-28 | 2008-10-09 | Kao Corp | 全反射吸収スペクトル測定用プローブ |
| CN105651731A (zh) * | 2016-03-21 | 2016-06-08 | 湖南师范大学 | 一种基于光纤结构的液体折射率传感器 |
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